Fotosistemas: Captadores de Luz y Centros de Reacción

Los fotosistemas son complejos proteicos transmembranosos que contienen pigmentos fotosintéticos. Se encuentran en la membrana de los tilacoides y se dividen en dos subunidades:

Complejo Captador de Luz

Contiene moléculas de pigmentos fotosintéticos que captan la energía luminosa, se excitan y transmiten la energía de excitación de unas moléculas a otras hasta que finalmente la ceden al centro de reacción.

Centro de Reacción

Contiene el pigmento diana, que al recibir la energía captada por los pigmentos fotosintéticos, transfiere sus electrones a otra molécula, el primer aceptor de electrones. El pigmento diana es capaz de iniciar una reacción de transferencia de electrones y reponer los electrones perdidos a través del primer dador de electrones.

Tipos de Fotosistemas

• Fotosistema 1 (P700): Abundante en los tilacoides del estroma.
• Fotosistema 2 (P680): Abundante en los tilacoides apilados.

Visión General de la Fotosíntesis

La fotosíntesis se divide en dos fases principales:

Fase Luminosa

Ocurre en los tilacoides y capta energía luminosa para generar ATP y nucleótidos reducidos (NADPH).

Fase Oscura

Ocurre en el estroma de los cloroplastos y utiliza el ATP y NADPH de la fase luminosa para sintetizar moléculas orgánicas, como hidratos de carbono, a partir del CO2 atmosférico.

Fase Luminosa: Transporte de Electrones

La fase luminosa puede ocurrir en dos modalidades:

Transporte Acíclico

Intervienen los fotosistemas 1 y 2, junto con cadenas de transporte electrónico y ATP sintasas. Se divide en tres procesos:

1. Fotólisis del agua: El fotosistema 2 se excita y cede electrones, que se reponen mediante la hidrólisis del agua (H2O -> 2H+ + 2e- + 1/2 O2).
2. Fotofosforilación del ADP: Los electrones pasan por una cadena de transporte electrónico, bombeando protones al interior del tilacoide, creando un gradiente electroquímico que impulsa la síntesis de ATP.
3. Fotorreducción del NADP+: Los electrones pasan al fotosistema 1 y luego a otra cadena de transporte electrónico, reduciendo NADP+ a NADPH.

Transporte Cíclico

Solo interviene el fotosistema 1. El gradiente electroquímico se utiliza para la síntesis de ATP, pero no hay fotólisis del agua ni reducción del NADP+.

Fase Oscura: Ciclo de Calvin

La fase oscura utiliza la energía del ATP y NADPH para sintetizar materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas.

Fijación del Dióxido de Carbono

El CO2 entra en el estroma del cloroplasto y se une a la ribulosa 1,5-bifosfato, gracias a la enzima Rubisco, formando dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico.

Reducción del CO2 Fijado

El ácido 3-fosfoglicérico se reduce a gliceraldehído 3-fosfato, utilizando ATP y NADPH. El gliceraldehído 3-fosfato puede seguir tres vías:

1. Regeneración de la ribulosa 1,5-bifosfato.
2. Síntesis de almidón, ácidos grasos y aminoácidos.
3. Síntesis de glucosa y fructosa.

Factores que Influyen en la Fotosíntesis

• Intensidad luminosa
• Temperatura
• Concentración de CO2
• Escasez de agua
• Concentración de O2 (fotorrespiración)

Quimiosíntesis

Síntesis de ATP a partir de la energía de las reacciones de oxidación de sustancias inorgánicas, como NH3 o H2S.

Anabolismo Heterótrofo

Proceso metabólico de formación de moléculas orgánicas complejas a partir de otras sencillas. Se divide en dos fases:

1. Biosíntesis de monómeros a partir de sus precursores.
2. Biosíntesis de polímeros a partir de sus monómeros.

Anabolismo de Glúcidos

• Gluconeogénesis: Síntesis de glucosa a partir del ácido pirúvico.
• Glucogenogénesis y Amilogénesis: Síntesis de glucógeno a partir de glucosa 6-fosfato.